توسعه‌دهندگان باتری لیتیوم یون؛ برندگان نوبل شیمی ۲۰۱۹

جایزه‌ی نوبل شیمی ۲۰۱۹ به سه دانشمندی رسید که بدون اقدامات آن‌ها، ساخت گوشی‌های هوشمند و دیگر دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل امروزی احتمالا امکان‌پذیر نمی‌شد.

جان گوداناف، استنلی ویتینگهام و آکیرا یوشینو به پاس تلاششان در طراحی و توسعه‌ی باتری‌های شارژشدنی امروزی که در دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل به‌کار می‌روند، جایزه‌ی نوبل شیمی ۲۰۱۹ را از آن خود کردند. پروفسور گوداناف با ۹۷ سال سن، مسن‌ترین فردی محسوب می‌شود که تا به حال جایزه‌ی نوبل را برنده شده است.

باتری‌های لیتیوم یونی امروزه در هر وسیله‌ی موجود در اطراف ما از گوشی‌های موبایل تا لپ‌تاپ‌ها و خودروهای برقی یافت می‌شوند. این نوع باتری‌ها انقلابی را در زندگی‌های ما رقم زده و مسیر را برای شکل‌دهی به دنیایی بی‌سیم و رها از سوخت‌های فسیلی هموار کرده‌اند. اولوف رامستروم، عضو کمیته‌ی نوبل می‌گوید: «ما به‌واسطه‌ی این باتری شگفت‌انگیز می‌توانیم شاهد تأثیری عظیم و چشمگیر بر جامعه باشیم.»

درجریان بحران نفتی در دهه‌ی ۱۹۷۰، استنلی ویتینگهام که اکنون در دانشگاه بینگهمتون در ایالات متحده تدریس می‌کند، نخستین باتری لیتیومی دنیا را توسعه داد که در آن، الکترود مثبت یا کاتُد متشکل از ترکیب شیمیایی تیتانیوم دی‌سولفید حاوی یون‌های لیتیوم بود. لیتیوم سبک‌ترین فلز موجود محسوب می‌شود؛ درنتیجه استفاده از یون‌های لیتیوم، ساخت باتری‌های سبک‌تر را امکان‌پذیر می‌کند.

برندگان نوبل شیمی ۲۰۱۹

با این حال، الکترود منفی یا آنُد از لیتیوم فلزی تشکیل شده که به‌شدت واکنش‌پذیر است؛ درنتیجه نمونه‌های اولیه‌ی باتری‌های لیتیوم یونی ایمنی پایینی داشتند و امکان آتش گرفتن آن‌ها بالا بود. جان بی گوداناف که اکنون استاد دانشگاه تگزاس در آستین است، پیش‌بینی کرد که جایگزینی تیتانیوم دی‌سولفید با اکسید فلز، باعث افزایش قدرت کاتد می‌شود. او در سال ۱۹۸۰ نوعی باتری ساخت که در آن، یون‌های لیتیوم در کاتدی از اکسید کبالت قرار داشتند. این تغییر در طراحی، موجب افزایش دو برابری ولتاژ یا توان باتری شد؛ اما مشکل ایمنی آن را حل نکرد.

آکیرا یوشینو از شرکت هلدینگ صنایع شیمیایی ژاپنی آساهی کاسی در توکیو ژاپن موفق شد لیتیوم فلزی را از آند حذف کند و آندی ساخته‌شده از کک نفتی حاوی یون‌های لیتیوم را توسعه دهد. در سال ۱۹۸۵، یوشینو باتری ایمن‌تری ساخت که امکان شارژ آن برای هزاران مرتبه فراهم بود و بدین ترتیب نخستین باتری لیتیوم یونی قابل دوام ساخته شد.

نحوه کارکرد باتری لیتیوم یون

در سال ۱۹۹۱، باتری‌های لیتیوم یونی به‌صورت تجاری عرضه شدند. از آنجا که آن‌ها سبک‌تر و بسیار قدرتمندتر از دیگر انواع باتری‌های شارژشدنی بودند، امکان توسعه‌ی دستگاه‌های الکترونیکی قدرتمندتر و قابل حمل‌تر نظیر گوشی‌های موبایل را فراهم کردند.

فناوری باتری‌های لیتیوم یونی همچنان در حال بهبود است. انواع امروزی این باتری‌ها دربردارنده‌ی کاتدهای فسفات آهن توسعه‌یافته به‌دست گوداناف هستند که بیش از اکسید کبالت دوستدار محیط‌زیست محسوب می‌شوند.

منبع newscientist

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید